CN103177228A - 一种智能卡工作方法及智能卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能卡工作方法及智能卡，方法包括通过磁感应模块耦合外部设备发出的磁信号，并转换为电信号；利用所述电信号给所述智能卡供电。智能卡包括卡本体，以及与所述卡本体连接的磁感应模块，所述磁感应模块用于耦合外部设备发出的电信号；所述卡本体用于利用所述电信号给所述智能卡供电。本发明通过以上技术方案，一种更加完善的智能卡工作方法及智能卡。

Description

一种智能卡工作方法及智能卡

技术领域

本发明涉及智能卡技术领域，尤其涉及一种智能卡工作方法及智能卡。

背景技术

通过移动通信终端(如手机、PDA、笔记本电脑等)进行近距离通信的应用越来越普遍，通常设置在移动通信终端上的智能卡来进行近距离通信，如在移动通信终端中的用户识别模块SIM(Subscriber Identity Module)卡上增加射频功能，或者在移动通信终端中的数据存储卡(如SD卡、TF卡等)上增加射频功能，又或者在移动通信终端的主板上增加射频功能，通过这些方法可以利用移动通信终端来实现电子支付功能，使得移动通信终端成为一个可以充值、消费、交易及身份认证的设备，极大地满足了用户需求。

2.4G射频近距离通信技术通常采用UHF(Ultra High Frequency，超高频)，使得嵌入在移动通信终端内部的智能卡，所发出的射频信号仍然可以从移动通信终端中透射出来。不必对现有移动通信终端进行任何结构改变，就可实现移动通信终端的近距离通信功能。然而，现有的具有2.4G射频近距离通信功能的智能卡通常为有源设计，即智能卡必须由移动通信终端相关接口供电，在移动通信终端没电或者不能获得有效供电的情况下，智能卡不能正常工作，即丧失应用功能，并且智能卡待机和刷卡条件下均有一定功耗，缩短了移动终端的蓄电池使用时间。

发明内容

本发明提供一种更加完善的智能卡工作方法及智能卡。

该智能卡工作方法包括：通过磁感应模块耦合外部设备发出的磁信号，并转换为电信号；利用所述电信号给所述智能卡供电。

在本发明一实施例中，利用所述电信号给所述智能卡供电的方法具体为：将所述电信号传输至电源管理模块；电源管理模块对所述电信号进行滤波、整流和稳压处理后，转换为所述智能卡的供电电能，并进行存储；电源管理模块利用存储的供电电能给所述智能卡供电。

在本发明一实施例中，该外部设备为射频读卡装置。

在本发明一实施例中，该智能卡工作方法还包括：对获取的电信号进行解析处理，并根据解析处理结果激活所述智能卡的射频收发功能。

在本发明一实施例中，根据解析处理结果激活所述智能卡的射频收发功能的方法包括：对解析处理得出的射频读卡装置的标识信息进行识别，识别成功后，激活所述智能卡的射频收发功能。

在本发明另一实施例中，根据解析处理结果激活所述智能卡的射频收发功能的方法包括：对解析处理得出的射频读卡装置的标识信息进行识别，并判断解析处理得出的电能强度是否超过预设门限值，若所述射频读卡装置的标识信息识别成功，且所述电能强度超过预设门限值，则激活所述智能卡的射频收发功能。

在本发明一实施例中，还包括将智能卡的标识信息反馈给射频读卡装置；射频读卡装置对智能卡的标识信息识别成功后，则允许与智能卡进行数据交互，否则拒绝与智能卡进行数据交互。

在本发明一实施例中，通过射频通信方式将该智能卡的标识信息反馈给射频读卡装置。

本发明提供的智能卡包括卡本体，以及与卡本体连接的磁感应模块，磁感应模块用于耦合外部设备发出的磁信号，并转换为电信号；卡本体用于利用所述电信号给所述智能卡供电。

在本发明一实施例中，智能卡还包括设置在卡本体上的电源管理模块，电源管理模块包括匹配网络模块、整流模块、稳压模块和电能存储模块；匹配网络模块用于接收所述磁感应模块输出的交流电信号，并对所述交流电信号进行滤波；整流模块用于将所述匹配网络模块输出的交流电信号转换为直流电信号；稳压模块用于对所述整流模块输出的直流电信号进行稳压处理，输出稳定电压值；电能存储模块用于接收所述稳压模块输出的稳定电压值，并转换为所述智能卡的供电电能进行存储，利用存储的供电电能给所述智能卡供电。

在本发明一实施例中，智能卡还包括设置在卡本体上的磁信号处理模块、射频收发模块和主处理模块；磁感应模块用于耦合射频读卡装置发出的磁信号，并转换为电信号；磁信号处理模块用于对磁感应模块从射频读卡装置获取的电信号进行解析处理；主处理模块用于根据磁信号处理模块的解析处理结果激活智能卡的射频收发模块。

在本发明一实施例中，磁信号处理模块用于将解析处理得出的射频读卡装置的标识信息传输至主处理模块；主处理模块用于对射频读卡装置的标识信息进行识别，识别成功后，激活智能卡的射频收发模块。

在本发明另一实施例中，磁信号处理模块用于判断解析处理得出的电信号的电能强度是否超过预设门限值，若超过，则将解析处理得出的射频读卡装置的标识信息传输至主处理模块；主处理模块用于对射频读卡装置的标识信息进行识别，识别成功后，激活智能卡的射频收发模块。

在本发明另一实施例中，主处理模块还用于将智能卡的标识信息反馈给射频读卡装置；待射频读卡装置对智能卡的标识信息识别成功后，射频收发模块与射频读卡装置进行数据交互。

在本发明一实施例中，射频收发模块用于将该将智能卡的标识信息反馈给该射频读卡装置。

本发明提供一种更加完善的智能卡工作方法及智能卡，通过磁感应模块耦合外部设备发出的磁信号，并转换为电信号；利用该电信号给所述智能卡供电。可弥补有源智能卡(尤其是2.4G智能卡)在无源情况下不能刷卡以及终端蓄电池使用时间缩短的缺陷，提升2.4G移动支付的应用面和可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的智能卡与射频读卡装置的示意图；

图2为本发明一实施例提供的电源管理模块的示意图；

图3为本发明一实施例提供的智能卡工作方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供的智能卡包括卡本体1，以及设置在卡本体1上的磁感应模块11、电源管理模块12、磁信号处理模块13和第一射频收发模块14和第一主处理模块15。与第一射频收发模块14连接的射频天线141。智能卡可以是具有2.4G射频通信功能的SIM卡、SD卡、TF卡、MMC卡或者其他IC卡。卡本体1用于完成传统功能。智能卡可以内嵌入可移动设备或固定设备中，可移动设备可以是手机、个人数字助理PDA或笔记本电脑，固定设备可以是计算机、自动存取款机ATM或门禁终端等。磁感应模块11可以是磁感应线圈、霍尔器件、磁感应开关等。磁感应线圈可以为螺线管线圈。智能卡可以采用所嵌入设备主板上的CPU作为其第一主处理模块15。智能卡也可以通过第一接口模块16从所嵌入设备中获取电能。第一接口模块16可以是ISO7816接口、并口、串口、SPI口、UART口、USB接口、PCI-Express接口、SD卡接口等。

磁感应模块11可以设置在卡本体1外部，也可以设置在卡本体1上，磁感应线圈可以集成在卡本体1上。优选的，磁感应模块11、电源管理模块12、磁信号处理模块13、第一射频收发模块14和第一主处理模块15均集成在卡本体1上。

如果外部设备是射频读卡装置2，射频读卡装置2可以包括磁发射模块21、第二射频收发模块22和第二主处理模块23，与第二射频收发模块22连接的射频天线221。第二射频收发模块22、磁发射模块分别21和第二主处理模块23电连接，射频读卡装置2可以嵌入可移动设备或固定设备中。射频读卡装置2可以采用射频读卡装置2所嵌入设备主板上的CPU作为其第二主处理模块23。射频读卡装置2也可以通过第二接口模块24从所嵌入设备中获取电能。第二接口模块24可以是ISO7816接口、并口、串口、SPI口、UART口、USB接口、PCI-Express接口、SD卡接口等。磁发射模块21用于产生感应磁场，磁发射模块21可采用永磁体、直流电磁铁、信号调制器或等效器件实现。磁发射模块21发射的磁场可以为交变磁场，以低频率的交变磁场为例，交变磁场的频率可以为125KHz至0.1KHz，如125KHz，50KHz、30KHz、20KHz、10KHz、5KHz、2KHz或1KHz。磁发射模块21发射的磁场可以为不改变磁场分布或很少改变磁场分布的磁场。磁发射模块21可以根据外部指令信息发射幅度可变的磁场。磁发射模块21可以将指令信息调制到发射的磁场中。调制方式可以为幅度调制法、时间调制法或者采用曼切斯特码。时间调制法指通过控制磁发射的发射时间，磁信号处理模块13对接收的磁场信号进行计时，磁场存在不同的时间对应不同二进值，如10ms对应‘1’，20ms对应‘0’。磁发射模块21中还可包括信号放大电路，信号放大电路可以是功率放大电路或者是运算放大电路，通过较低频率的调制方式，一方面，经过放大的信号经磁发射模块21辐射出去，通过智能卡的磁感应模块11将磁信号耦合到电源管理模块12中进行处理，从而给智能卡供电；另一方面，经过放大的信号经磁发射模块21辐射出去，通过智能卡的磁感应模块11将磁信号耦合到磁信号处理模块13中进行解析处理，由磁信号处理模块13转化为数字电信号，提供给智能卡的第一主处理模块15进行处理。

第一射频收发模块14和第二射频收发模块22工作的频段可以为超高频SHF频段、甚高频VHF频段或者是特高频UHF频段。

磁感应模块11用于耦合外部设备发出的磁信号，并转换为电信号。卡本体1用于利用磁感应模块11输出的电信号给该智能卡的其他模块供电。具体的，可以通过电源管理模块12进行自适应存储电荷，保证供电的连续性。图2为本发明一实施例提供的电源管理模块的示意图，请参考图2：

电源管理模块12可以包括匹配网络模块121、整流模块122、稳压模块123和电能存储模块124，匹配网络模块121、整流模块122、稳压模块123和电能存储模块124依次相连。匹配网络模块121用于接收磁感应模块11传输的交流电信号，并对该交流电信号进行滤波，使磁感应模块11传输的交流电信号最大化的被接收，减小能量的反射和泄露，匹配网络模块121可以由电阻、电容和电感组成，其值可以由接收信号的频率计算得出，也可以是专门的匹配器；整流模块122用于将匹配网络模块121输出的交流电信号转换为直流电信号，整流模块122可以是全波整流电路、半波整流电路或者桥式整流电路，或者采用变压器，整流二极管和晶闸管以及滤波器电路实现；稳压模块123用于对整流模块122输出的直流电信号进行稳压处理，输出稳定电压值，稳压模块123可以包括滤波电路、钳位电路、分压电路、双端输入双端输出DC-DC变压器；电能存储模块124用于接收稳压模块123输出的稳定电压值，并转换为智能卡的供电电能，进行存储，利用存储的供电电能给智能卡的其他模块供电，电能存储模块124可以进行自适应存储电荷，保证供电的连续性，电能存储模块124可以是电阻和电容器件组成的电路，也可以其他储能器件。

磁感应模块11还用于将从射频读卡装置2耦合到的电信号传输至磁信号处理模块13，磁信号处理模块13用于对磁感应模块11从射频读卡装置2获取的电信号进行解析处理，第一主处理模块15用于根据磁信号处理模块13的解析处理结果判断是否激活射频收发模块14，当然，还可以根据磁信号处理模块13的解析处理结果判断是否激活智能卡中的其他模块。第一射频收发模块14和智能卡中的其他模块可以在磁感应模块11未感应到磁信号时，处于休眠状态。

具体的，磁信号处理模块13对磁感应模块11从射频读卡装置2获取的电信号进行解析处理，将解析处理得出的射频读卡装置2的标识信息传输至第一主处理模块15，第一主处理模块15用于对射频读卡装置2的标识信息进行识别，识别成功后，激活智能卡的射频收发模块14；或者磁信号处理模块13用于判断解析处理得出的电信号的电能强度是否超过预设门限值，若超过，则将解析处理得出的射频读卡装置2的标识信息传输至第一主处理模块15；第一主处理模块15用于对该射频读卡装置2的标识信息进行识别，识别成功后，激活智能卡的射频收发模块14。射频读卡装置的标识信息包括但不局限于射频读卡装置的版本信息、ID等。该门限值可以进行调整，还可以设置多个门限值，根据不同的交易阶段使用不同的门限值来进行控制。

第一主处理模块15还用于将智能卡的标识信息反馈给射频读卡装置2；待射频读卡装置2的第二主处理模块23对智能卡的标识信息识别成功后，可以判断出实现了与目标智能卡的绑定，同时，基于磁感应模块感应到的电压信号随距离增加而衰减的特点，也可以判断出此次通信满足距离要求，因此，可允许与智能卡进行数据交互，直接向智能卡的第一射频收发模块14发出交互信息，否则拒绝与智能卡进行数据交互，可以直接断开连接。具体的，可以通过第一射频收发模块14将智能卡的标识信息反馈给该射频读卡装置2。

磁信号处理模块13还可用于将解析处理得出的其他信息传输给第一主处理模块15进行处理，如射频读卡装置2通过磁信号传输的随机码信息，第一主处理模块15对该随机码信息进运算得出另一随机码，将得出的该另一随机码同上述智能卡的标识信息一并反馈给射频读卡装置2，待射频读卡装置2的第二主处理模块23对智能卡的标识信息识别成功后，射频读卡装置2的第二主处理模块23可以根据接收的该另一随机码计算与智能卡的通信频点，使用计算得出的该频点与智能卡进行射频通信。

下面以具有射频功能的智能卡通过磁感应模块从射频读卡装置2中获取电能，并进行射频通信为例。通常状态下，智能卡未接近射频读卡装置2时，令智能卡的第一射频收发模块14和第一主处理模块15处于休眠状态，此时智能卡无法通过第一射频收发模块14发送和接收数据。待智能卡接近射频读卡装置2的磁场区域时，工作流程如图3所示：

S201、射频读卡装置2的磁发射模块21将经过放大的磁信号不停地向外部辐射，智能卡接近其辐射区域时，智能卡处于磁发射模块21产生的磁场中，智能卡的磁感应模块11从磁场中接收磁信号，并转换成交流电信号A1。

该磁信号可以是在发射的时候经过了调制的磁信号，调制方式可以是GFSK、ASK、FSK或者是其他可行的调制方式。信号中携带信息，如射频读卡装置的标识信息和随机码。经过调制的磁信号被磁感应模块11耦合后产生交流电信号A1，交流电信号A1携带电能，也携带上述信息。

S202、交流电信号A1传输至电源管理模块12，电源管理模块12对该交流电信号A1进行滤波、整流和稳压处理后，转换为智能卡的供电电能，并进行存储，利用存储的供电电能给智能卡的其他模块(如磁信号处理模块13、第一射频收发模块14、第一主处理模块15等)供电。

电源管理模块12对该交流电信号A1进行滤波、整流和稳压处理的过程可以包括：电源管理模块12的匹配网络模块121最大限定的接收该交流电信号A1，并对该交流电信号A1进行滤波，之后输出至整流模块122，整流模块122转换为直流电信号，输出至稳压模块123，稳压模块123对该直流电信号进行稳压处理，输出稳定电压值至电能存储模块124，电能存储模块124将稳定电压值转换为智能卡的供电电能，并进行存储。

S203、磁信号处理模块13在没有电源管理模块12供电的情况下处于未激活状态，在电源管理模块12的供电下，磁信号处理模块13被激活，其接收到磁感应模块11的交流电信号A1，并对交流电信号A1进行解析处理，得到电能强度、射频读卡装置的标识信息和随机码等。

S204、磁信号处理模块13判断电能强度是否超过预设门限值，若超过，则进入S205，否则，返回步骤S203，继续接收磁感应模块11的交流电信号A1，并对交流电信号A1进行解析处理。

S205、将解析得出的射频读卡装置的标识信息和随机码传输至第一主处理模块15。

S206、第一主处理模块15对射频读卡装置的标识信息进行识别，判断是否识别成功，若是，则进入S207，否则，返回步骤S203，继续接收磁感应模块11的交流电信号A1，并对交流电信号A1进行解析处理。

S207、激活智能卡的第一射频收发模块14

S208、第一主处理模块15对磁信号处理模块13解析出的随机码进行运算，得出另一随机码。

S209、第一主处理模块15通过第一射频收发模块14和第二射频收发模块22之间的射频通道，将步骤S208中得出的另一随机码和智能卡的标识信息一并反馈给射频读卡装置2的第二主处理模块23。

S210、第二主处理模块23对该智能卡的标识信息进行识别，若是否识别成功，则进入步骤S211，否则，进入步骤S212。

S211、第二主处理模块23根据步骤S109中收到的该另一随机码计算频点，使用该频点，通过第一射频收发模块14和第二射频收发模块22与智能卡进行数据交互，如交易数据的交互。第一主处理模块16和第二主处理模块23对交易数据进行处理。

S212、否则拒绝与智能卡进行数据交互，可以直接断开连接。

以上实施例中，对交流电信号A1的解析处理由磁信号处理模块13完成，其中一种方式为通过时间解调的方式来进行，即通过识别磁发射模块21发射的磁场时间来进行解码，如连续接收到10ms满足要求的磁场信号表示‘1’，连续接收到20ms满足要求的磁场信号表示‘0’。

以上实施例中利用耦合射频读卡装置发射的磁信号的方式解决智能卡的供电问题，所示智能卡可以是现有的无源智能卡，也可以是现有的有源智能卡，可避免现有有源智能卡完全依赖所嵌入设备的供电和兼容性方面的弊端。另外，通过还可以利用耦合射频读卡装置发射的磁信号的方式，激活智能卡上的射频收发模块。若射频读卡装置2收到的智能卡反馈的智能卡的标识信息，且识别成功后，则可以判断出实现了与目标智能卡的绑定，同时，基于磁感应模块感应到的电压信号随距离增加而衰减的特点，也可以判断出此次通信满足距离要求，从而实现对通信距离的控制。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种智能卡工作方法，其特征在于，包括：

通过磁感应模块耦合外部设备发出的磁信号，并转换为电信号；

利用所述电信号给所述智能卡供电。

2.如权利要求1所述的智能卡工作方法，其特征在于，利用所述电信号给所述智能卡供电的方法具体为：

将所述电信号传输至电源管理模块；

电源管理模块对所述电信号进行滤波、整流和稳压处理后，转换为所述智能卡的供电电能，并进行存储；

电源管理模块利用存储的供电电能给所述智能卡供电。

3.如权利要求1或2所述的智能卡工作方法，其特征在于，所述外部设备为射频读卡装置。

4.如权利要求3所述的智能卡工作方法，其特征在于，所述智能卡工作方法还包括：对获取的电信号进行解析处理，并根据解析处理结果激活所述智能卡的射频收发功能。

5.如权利要求4所述的智能卡工作方法，其特征在于，根据解析处理结果激活所述智能卡的射频收发功能的方法包括：对解析处理得出的射频读卡装置的标识信息进行识别，识别成功后，激活所述智能卡的射频收发功能；或者对解析处理得出的射频读卡装置的标识信息进行识别，并判断解析处理得出的电能强度是否超过预设门限值，若所述射频读卡装置的标识信息识别成功，且所述电能强度超过预设门限值，则激活所述智能卡的射频收发功能。

6.如权利要求3所述的智能卡工作方法，其特征在于，还包括将所述智能卡的标识信息反馈给所述射频读卡装置；所述射频读卡装置对所述智能卡的标识信息识别成功后，则允许与所述智能卡进行数据交互，否则拒绝与所述智能卡进行数据交互。

7.如权利要求6所述的智能卡工作方法，其特征在于，将所述智能卡的标识信息反馈给所述射频读卡装置的方法具体为：通过射频通信方式将所述智能卡的标识信息反馈给所述射频读卡装置。

8.一种智能卡，其特征在于，包括卡本体，以及与所述卡本体连接的磁感应模块，其中，

所述磁感应模块用于耦合外部设备发出的磁信号，并转换为电信号；

所述卡本体用于利用所述电信号给所述智能卡供电。

9.如权利要求8所述的智能卡，其特征在于，还包括设置在所述卡本体上的电源管理模块，所述电源管理模块包括匹配网络模块、整流模块、稳压模块和电能存储模块；

所述匹配网络模块用于接收所述磁感应模块传输的交流电信号，并对所述交流电信号进行滤波；

所述整流模块用于将所述匹配网络模块输出的交流电信号转换为直流电信号；

所述稳压模块用于对所述整流模块输出的直流电信号进行稳压处理，输出稳定电压值；

所述电能存储模块用于接收所述稳压模块输出的稳定电压值，并转换为所述智能卡的供电电能进行存储，利用存储的供电电能给所述智能卡供电。

10.如权利要求8所述的智能卡，其特征在于，还包括设置在所述卡本体上的磁信号处理模块、射频收发模块和主处理模块；所述磁感应模块用于耦合射频读卡装置发出的磁信号，并转换为电信号；所述磁信号处理模块用于对所述磁感应模块从射频读卡装置获取的电信号进行解析处理；所述主处理模块用于根据所述解析处理的结果激活所述智能卡的射频收发模块。

11.如权利要求10所述的智能卡，其特征在于，所述磁信号处理模块用于将解析处理得出的射频读卡装置的标识信息传输至所述主处理模块；所述主处理模块用于对所述射频读卡装置的标识信息进行识别，识别成功后，激活所述智能卡的射频收发模块；或者所述磁信号处理模块用于判断解析处理得出的所述电信号的电能强度是否超过预设门限值，若超过，则将解析处理得出的射频读卡装置的标识信息传输至所述主处理模块；所述主处理模块用于对所述射频读卡装置的标识信息进行识别，识别成功后，激活所述智能卡的射频收发模块。

12.如权利要求11所述的智能卡，其特征在于，所述主处理模块还用于将所述智能卡的标识信息反馈给所述射频读卡装置；待所述射频读卡装置对所述智能卡的标识信息识别成功后，所述射频收发模块与所述射频读卡装置进行数据交互。

13.如权利要求12所述的智能卡，其特征在于，所述射频收发模块用于将所述智能卡的标识信息反馈给所述射频读卡装置。

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